浅谈接口综合设计实验平台的设计与应用

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1、浅谈接口综合设计实验平台的设计与应用微机原理汇编及接口设计是学生学习和掌握计算机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程，基础性、技术性、应用性和工程实践性强。课程以微处理器、总线、接口和程序设计为主线，要求学生掌握微型计算机系统的体系结构、CPU工作原理和指令系统，学会合理选用存储器和接口芯片，并能根据不同的要求分析和设计系统的硬件结构，用编程的方法实现定时、I/O口控制、按键、显示、中断等功能。学生通过该课程的学习，能够巩固和加深对先修课程知识的理解，为进一步学习仪器仪表、测量控制、计算机控制、单片机原理、嵌入式系统等专业课程奠定理论基础和微机软硬件应用基

2、础。该课程是培养高素质创新型人才的重要环节。　　原微机原理汇编及接口设计课程的硬件设计实验只需按照接线引脚图即可完成，学生缺乏对接口电路设计环节的应用练习。以经典的数码管显示实验为例，大多沿用简单的输出接口实验中接口设计电路进行调试，不能充分锻炼学生的综合实践能力和创新能力。笔者在原有的教学实验装置上，设计开发了基于8086微处理器的接口综合设计实验平台。该平台不但能很好地帮助学生深入理解和灵活运用理论知识，还能帮助学生提高综合应用的能力，实现从验证性思维到设计、创新性思维的转变。　　1　接口综合设计实验平台的设计　　1.1　平台设计方案　　接口综合设计实

3、验的建设应该在传承经典的基础上，更加适应实验教学发展的趋势，丰富其内涵。接口综合设计实验平台的设计理念是营造探索性实验环境，注重实践创新能力培养，通过融合先进的EDA技术，培养学生综合设计开发能力和创新能力。　　接口综合设计实验是在现有教学实验装置上，融合了8086微处理器的系统仿真设计，并选用Proteus作为系统仿真软件。Proteus是一款EDA工具软件，是基于ProSPICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统，软硬件设计仿真平台Proteus　7.5提供了VSMfor　8086模块，增加对8086CPU的仿真，为培养学生综合设计能力和自主创新能力提

4、供了技术支撑。　　结合设计的实验项目，提供了程序设计流程图、参考接口电路设计图、参考程序的范例内容，以及在Proteus环境下的仿真设计、虚拟仪器测试等内容供参考，目的是让学生利用已有范例资源直接进行虚拟仿真测试和软硬件联合调试，尽快掌握原理和接口设计方法，为后续实验的自主设计、自由发挥打好基础。　　1.2　关键技术　　应用Proteus进行8086接口技术仿真，主要是在Proteus　ISIS中编辑电路原理图、设置外部代码编译器、编写和添加源代码及仿真调试。搭建一个培养学生综合设计能力和自主创新能力的实践平台，需要解决几个关键问题。　　1.2.1　I/O

5、地址译码电路设计　　现有教学实验箱上选用64个I/O地址，分Y0Y7共8组输出，地址分别为280H287H、288H28FH、290H297H、298H29FH、2A0H2A7H、2A8H2AFH、2B0H2B7H、2B8H2BFH。8条输出线在实验箱的I/O地址处分别由自锁紧插孔Y0Y7引出。。　　结合实验箱I/O地址译码电路，利用8086微处理器和相关外围芯片构造I/O译码电路，并存成部件组。在Proteus仿真设计环境中用到的仿真元件信息。　　1.2.2　加载汇编程序　　现有的教学实验箱是通过USB接口将实验箱信号传送到微机，USB模块产生的仿ISA

6、总线信号直接从实验箱上输出。为了培养学生对于接口电路的仿真设计能力，要求学生先进行汇编语言程序设计，并加载到Proteus环境下的仿真设计接口电路中进行虚拟仪器测试，确定满足要求的接口电路设计方案，再利用现有教学实验箱和接口开发环境进行硬件电路接线和软硬件联调。　　1.2.3　子电路设计和使用　　结合精品实验项目设计的侧重点，在Proteus环境下将部分常用电路(例如I/O接口译码电路)设计为子电路，方便学生进行仿真电路设计时直接使用。分析现有教学实验箱上I/O地址选用情况，设计了Proteus环境下I/O接口译码子电路和使用。　　2　应用案例　　2.1　

7、案例内容　　以经典的数码管显示实验为例，其中的显示接口综合实验项目的实施内容以微机系统的总线结构为基础，贯穿多个接口芯片的功能应用，注重营造探索性实验环境，着重提高学生灵活应用多种接口芯片的综合设计能力和创新能力。　　该实验要求学生掌握数码管的显示原理，实现数码管静态和动态显示。学生经过简单的输入、输出接口实验，已熟悉接口电路设计的基本原则、缓冲器和锁存器在接口电路中的作用，对于可编程并行接口芯片8255A、可编程定时器/计数器芯片8253也有了初步了解。范例采用层次化设计方法，由简单到复杂，引导学生逐步掌握显示接口设计的要点。　　演示实验利用数码管循环显

8、示数字单字符(09)，在学生掌握动态显示原理后，利用数码管同时显示